DE3319861C2 - Gasmengendurchfluß-Meßgerät - Google Patents

Gasmengendurchfluß-Meßgerät

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DE3319861C2
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Germany
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piston
gas
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flow meter
container
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DE19833319861
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DE3319861A1 (de
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Karl-Heinz Dipl.-Phys. 6333 Braunfels Bernhardt
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Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik Wetzlar GmbH
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Arthur Pfeiffer Vakuumtechnik Wetzlar GmbH
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F3/00—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow
    • G01F3/02—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement
    • G01F3/04—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls
    • G01F3/14—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls comprising reciprocating pistons, e.g. reciprocating in a rotating body
    • G01F3/16—Measuring the volume flow of fluids or fluent solid material wherein the fluid passes through the meter in successive and more or less isolated quantities, the meter being driven by the flow with measuring chambers which expand or contract during measurement having rigid movable walls comprising reciprocating pistons, e.g. reciprocating in a rotating body in stationary cylinders
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung von Gasströmen in der Vakuumtechnik. Dabei wird der Gasmengendurchfluß aus den elementaren Größen Druck, Volumenänderung und Zeit bestimmt. Eine Kalibrierung des Meßgerätes ist nicht erforderlich. Es ist besonders für die Messung von sehr kleinen Gasströmen geeignet.

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Messung von Gasströmen '.n der Vakuumtechnik nach dem Oberbegriff des 1. Anspruchs Gasstrrme der Größenordnung > 1 mbar χ I/s werden mit Schwebekörperdurchflußmeßgeräten gemessen. Für klein-re Gasströme verwendet man heute oft thermoelektrische Durchflußmesser, uiE Sti3 uCr GUrCii £ΐδΐϊ vJoSStrOETt trSüSpOi tiCFiCH ττ 3Γ-memengp den Gasdurchfluß ermitteln. Diese Geräte sind in ihrem Meßbereich nach unten beschränkt durch den kleinsten nachweisbaren Wärmestrom. Die kleinsten meßbaren Gasströme liegen bei 1 χ 10~2 mbar χ l/s. Weiterhin sind Meßgeräte bekannt, die ein Labyrinth sehr enger Kanäle aufweisen, in denen unterhalb eines bestimmten Druckes Molekularströmung herrscht Durch genaue Druckdifferenzmessung zwischen Eingang und Ausgang dieser Kanäle kann man bei bekanntem Strömungswiderstand die Gasdurchflußmenge berechnen. Die untere Meßgrenze dieser Geräte liegt bei 2 χ 10 -«mbar χ l/s. Alle diese Geräte haben den Nachteil, daß ihre Anzeige von der Gasart abhängig ist und daß sie kalibriert werden müssen. Bei Verschmutzung der Meßgeräte können erhebliche Fehler auftreten, die der Benutzer nicht einfach erkennen kann.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gasmengendurchflußmeßgerät zu schaffen, das den Gasdurchfluß aus den elementaren Werten Druck, Volumenänderung und Zeit mißt, so daß keine Kalibrierung erforderlich ist Außerdem sollen noch kleinere als die oben angegebenen Gasströme gemessen werden können. .
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Anordnung, wie im Anspruch 1 beschrieben.
Die Gasdurchflußmenge Q wird ermittelt durch Messung des Druckes Firn Behälter 1, der gleich dem Druck im Arbeitsraum 2 ist, und der Volumenänderung AVim Arbeitsraum 2, die durch Verschieben des Kolbens während der Zeit Jt verursacht wird bei geschlossenem Ventil 11 nach der Formel
Der Vorteil der Erfindung gegenüber den zur Zeit bekannten Geräten ist die Durchflußmengenmessung mit Hilfe elementar meßbarer Größen, wie Druck, Zeit, Volumen, wobei die Volumenanzeige vorteilhaft nach Anspruch 2 erfolgt Eventuelle Undichtigkeiten zwischen Kolben und Arbeitsraum spielen keine Rolle, da zwischen Innen- und Außenraum des Kolbens keine Druckdifferenz >03 mbar auftritt Durch Wahl des Arbeitsrauminhaltes von 0,001 1 kann bei Entleerung des Arbeitsraumvolumens in 1000 s bei Atmosphärendruck eine untere Meßgrenze von 1 χ 10~3 mbarx l/s erreicht werden. Die untere Meßgrenze sinkt auf 5xlO-5 mbar χ l/s, wenn der Druck 15 nach Anspruch 4 auf 50 mbar gesenkt wird.
Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang eine Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 5 und ein Betrieb nach Anspruch 6. Dadurch wird bei eventuell vorhandenen Lecks in der Kolbenstangenabdichtung eine Verunreinigung des Meßgases durch die Umgebungsluft verhindert
Durch Unabhängigkeit von der Gasart ist das Gerät sehr gut zum Kalibrieren anderer Durchflußmeßgeräte geeignet
Mit Hilfe des folgenden Beispiels soll die Funktion des Gasmengendurchflußmeßgerätes näher erläutert werden.
Zunächst wird mit geschlossenem Dosierventil 12 und geöffnetem Dosierventil 6 und Füllventil 11 die gesamte Apparatur evakuiert Dann wird der Kolben 3 in die untere Extremstellung gebracht Danach läßt man das zu messende Gas durch den Gaseinlaß 5 und die Zwischenkammer 13 über das Dosierventil 6 in den Behälter 1 einströmen. Mit Hilfe des Druckreglers 7 und der Vakuumpumpe 8 wird im Behälter 1 ein bestimmter Arbeitsdruck P eingestellt, der am Manometer 15 gemessen wird. Am Anschluß 14 hrt der Gasverbraucher angeschlossen. Das Dosierventil 12 wird auf den erforderlichen Gasdurchsatz eingestellt. Die Messung beginnt mit Schließen des Füllventils 11. Durch Absaugen von Gas aus dem Arbeitsraum 2 erniedrigt sich der Druck in demselben.
Der Druckmesser 10 setzt über den Schaltverstärker 9 bei Entstehen einer Druckdifferenz > 03 mbar den Kolben 3 über den Motor 4 in Bewegung. Bei Druckausgleich am Druckmesser 10 wird der Kolben wieder angehalten. Durch Ermitteln der Kolbenverschiebung während einer Zeit At wird die Durchflußmenge Q wie oben angegeben errechnet. Nach Ende der Messung wird das Füllventil 11 wieder geöffnet und der Kolben in die Ausgangsstellung zurückgefahren. Nach Schließen des Füllventils 11 kann eine neue Messung beginnen.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Ergänzungsblatt zur Patentschrift 33 19
Int CL: G Ol F13/00
Veröffentlichungstag: 20. November 1986
Anspruch 4
GasmengenduichfluB-Meßgerät nach den Ansprüchen 1—3, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (1) über einen Gaseinlaß (5) mit Hilfe eines Dosierventils (6) eines Druckreglers (7) und einer Vakuumpumpe (8) ein konstanter Gasdruck einstellbar ist
Anspruch 5
Gasmengendurchfluß-Meßgerät nach den Ansprüchen 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange des Kolbens (3) durch eine Zwischenkamrner (13) in die atmosphärische Umgebung austritt und der Gaseinlaß in den Behälter (1) ilurch diese Zwischenkammer über ein Dosierventil (6) erfolgt, wobei die Kolbenstange in beiden Wänden der Zwischenkammer verschiebbar abgedichtet ist
Anspruch 6
Gasmengendurchfluß-Meßgerät nach den Ansprüchen 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Zwischenkammer (13) größer oder gleich dem Umgebungsdruck ist

Claims (3)

1 Patentansprüche P χ AVAt
1. Gasmengendurchfluß-Meßgerät, bestehend aus einem in einem Arbeitsraum (2) mit Motorkraft (4) verschiebbaren Kolben (3) mit einem Füllventil (11) und einer Ausstoßleitung (14) mit Dosierventil (12), dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum (2) mit dem Kolben (3) in einen Behälter (1) eingebaut ist, wobei der Arbeitsraum (2) aus dem Behälter (1) über das Füllventil (11) gefüllt werden kann und über ein Druckdifferenz-Meßgerät (10) mit elektrischem Ausgangssignal den bei Gasentnahme aus dem Dosierventil (12) bei geschlossenem Füllventil (11) entstehenden Differenzdruck mit Hilfe einet Schaltverstärkers (9) durch motorisches Verschieben des Kolbens (3) wieder aufhebt und daß die Volumenänderung des Arbeitsraumes (2) anhand der Strecke, um die der Kolben (3) verschoben wird, bestimmt wird.
2. Gapruengendurchfluß-Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange ein Zählwerk betätigt, das die Volumenänderung des Arbeitsraumes (2) anzeigt.
3. Gasmengendurchfluß-Meßgerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) evakuierbar k L
DE19833319861 1983-06-01 1983-06-01 Gasmengendurchfluß-Meßgerät Expired DE3319861C2 (de)

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DE19833319861 DE3319861C2 (de) 1983-06-01 1983-06-01 Gasmengendurchfluß-Meßgerät
CH72984A CH663407A5 (de) 1983-06-01 1984-02-15 Gasmengendurchfluss-messgeraet.

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Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8380 Miscellaneous part iii

Free format text: ES ERFOLGT EIN ERGAENZUNGSDRUCK DER FEHLENDEN PATENTANSPRUECHE 4 BIS 6, EINGEGANGEN AM 01.06.1983, LT. ANLAGE

8363 Opposition against the patent
8331 Complete revocation